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美国能源部科技局用户设施在美国能源部布鲁克海文国家实验室开发了一种TXM,它可以比以前快10倍的样本成像可能。他们的研究发表在应用物理快报上。

研究人员说,这种新型显微镜利用了X射线相干散射成像原理,用波峰和波谷都非常有规则的X射线照射细胞,通过检测穿过细胞的X射线波形的细微变化,就能得到反映细胞内部结构的立体图像。理化研究所的研究人员尝试用这种新型显微镜成功对人的染色体内部结构进行了立体观测。

为了让更多人了解到SACLA,日本理化学研究所设计了其拟人化形象播磨樱,播磨代表研究所所在的兵库县播磨地区,樱则是SACLA的日文谐音。

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此前研究人员要观测细胞内部结构时,必须要向细胞内注入作为标记的荧光蛋白,还需将标本切片,以便适合普通电子显微镜观测。有了这种新型显微镜,研究人员无需破坏细胞标本就能对其内部进行观测。

在播磨樱的官方网站上,正公开有播磨樱为主角的SF动画《未来光子播磨樱》,该片由制作过《火焰之纹章觉醒》《女神异闻录》游戏动画的神风动画制作,因《某科学的超电磁炮》而知名的fripSide演唱主题歌,能登麻美子担任主演声优,展现了探求原子宇宙的神秘这一主题。

“我们已经显着提高了X射线显微镜实验的速度,”NSLS-II全场X射线成像光束线的首席科学家Wah-Keat

Lee说,显微镜是在这里建造的。在FXI,Lee及其同事缩短了TXM将3-D样本从10多分钟成像到1分钟所需的时间,同时仍然生成具有出色3-D分辨率的图像

低于50纳米,或50亿分之一一米。“这一突破将使科学家能够在FXI上比在世界各地的类似仪器上更快地可视化他们的样品,”Lee说。

除了减少完成实验所需的时间之外,更快的TXM可以从样本中收集更多有价值的数据。

“几乎所有成像技术的圣杯都是能够以三维和实时的方式看到样本,”Lee说。“这些实验的速度是相关的,因为我们希望观察快速发生的变化。在不同的时间尺度上会发生许多结构和化学变化,因此更快的仪器可以看到更多。例如,我们有能力跟踪材料中腐蚀的发生情况,或电池各部件的性能如何。“

为了在FXI提供这些功能,该团队需要使用超快纳米定位的最新发展,感应和控制来构建TXM。新的显微镜是由Brookhaven实验室内部开发的,通过NSLS-II的工程师,光束线工作人员和研发团队的共同努力。

研究人员表示,在FXI开发超高速功能也强烈依赖于NSLS-II的先进设计。

“我们使FXI比世界上任何其他仪器快10倍以上的能力也归功于NSLS-II上强大的X射线源,”Lee说。“在NSLS-II中,我们有称为阻尼摆动器的装置,用于实现设备的非常小的电子束。幸运的是,这些装置也产生了大量的X射线。这些强大的x的数量

  • 射线直接与我们实验的速度有关。“

利用FXI的新功能,研究人员对银色树枝状晶体在铜条上的生长进行了成像。在一分钟内,光束线捕获了1060个样本的2-D图像并重建它们以形成反应的3-D快照。重复这一点,研究人员能够形成化学反应的每分钟三维动画。

“我们选择对这种反应进行描绘,因为它展示了FXI的强大功能,”该研究的第一作者,NSLS-II的科学家Mingyuan
Ge表示。“这种反应是众所周知的,但它在3-D中从未在如此快速的采集时间内被观察到。此外,我们的空间分辨率比过去使用的光学显微镜精细30至50倍。”

随着这项研究的完成,FXI已经开始其一般用户操作,欢迎来自世界各地的研究人员使用beamline的高级功能。

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